上海地区白频谱应用规范的分析研究（下）

认知用户的无线电频谱感知技术 1．频谱感知技术分类 认知用户,需要利用频谱感知技术侦测授权频段的频率空闲情况,从中找出可使用信道。当授权用户重新接入时,即需检测到．并迅速让出占用频道．切换到其他空闲频道或中止通信,以避免授权用户受到干扰。     

基于呼叫接纳控制（CAC）的动态频谱接入机制

在认知无线电系统中,认知用户利用授权用户的频谱空洞进行通信,达到提高频谱利用率的目的。动态频谱接入技术是认知无线电系统的关键技术,在文中我们提出了一种使用呼叫接纳控制（CAC）的动态频谱接入机制,经过仿真验证该机制能有效地减小认知无线电系统中认知用户的切换概率,同时次用户对信道的使用率会略有下降。     

认知无线电频谱切换目标信道访问机制

针对认知无线电先应式决策频谱切换,该文提出按照信道平均空闲时间递减的顺序对目标信道进行访问的机制,证明了该机制在主用户信道空闲时间服从均匀分布、Rayleigh分布以及Weibull分布下均能够保证频谱切换失败概率最小。仿真结果表明所提机制得到的频谱切换失败概率要远远小于随机访问机制的切换失败概率。另外,当能够获得数十次信道空闲时间观测样本情况下,虽然存在估计误差,但所得频谱切换失败概率与理想最优频谱切换失败概率非常接近。     

基于能量检测与信道质量评估的动态信道接入算法

在认知无线电通信中，动态的信道接入技术能够有效地解决频谱资源短缺和信道利用率低下的问题，它允许次级用户动态接入空闲信道，以进行数据的传输。针对多信道的认知无线电网络，本文提出一种基于能量检测与信道评估的动态信道接入方法，通过权衡感知精度与信道空闲时间，得出使信道质量最优的感知参数，在每一个信道中采用能量检测法，进行周期性检测，感知每一个信道中主用户的接入情况，判断可用信道集合，提高次级用户的动态接入效率。理论分析和结果表明，该方法有效降低了主次用户之间的接入冲突，增加了系统的可靠性和信道的利用率。     

认知无线网络中基于信道感知排序的频谱切换

在认知无线网络中,一旦主用户出现,正在使用该频段的认知用户需退出该频段,寻找另外一个空闲的频段继续未完成的传输,这就是认知无线网络中的频谱切换。评价认知用户频谱切换性能有两个重要的参数:切换时延和切换次数。本文提出了一种基于信道感知排序的频谱切换方法,以同时减少切换时延和切换次数。在进行信道感知排序时,本文使用的方法同时考虑了切换发生时信道空闲概率以及使用该信道时不再发生切换的概率。仿真结果表明,与传统信道排序方法相比,本方法的切换时延可以达到与传统方法一样的性能,然而切换次数却大大地减少了。     

主用户活跃性对新的认知无线电系统容量的影响

在机会频谱接入认知无线电系统中,认知用户只有在通过感知确定信道空闲时才可以接入授权信道,因此频谱感知对于系统性能影响非常重要。本文提出了基于新帧结构的四元频谱感知模型,考虑主用户活跃性对认知网络吞吐量的影响,采用可同时最大化感知和数据传输时间的新帧结构模型,不需要考虑感知和吞吐量的均衡。理论分析新模型下感知时间,主用户活跃性,目标检测概率,主用户接收信噪比对系统吞吐量的影响,并与传统模型进行对比。     

一种基于跳预约多址接入认知无线MAC协议

认知无线电是一种可以感知本地空闲频谱的获得性,并且利用可获得的空闲频谱进行通信的一种新兴技术。在一个由认知无线电节点组成的多跳网络中。由于空闲频谱随地点与时间的动态变化．使得各节点可获得的空闲信道的数目和属性不仅存在差异,且是不断变化的。这与现存的多信道接入系统有着根本的不同．在这些系统中,各节点使用的信道是相同和固定不变的（如Ad Hoc与802．11网络）,以上使得认知无线电的MAC设计变得很困难。基于跳预约多址接入提出一种动态信道的跳预约多址接入（DC—HRMA）协议,在不需要公共信道的情况下。解决了信道有效接入与退让问题。     

分段LFM调制随机波形反侦察设计

频谱感知通过搜索空间中的空闲频段或干扰较少的频段,为未授权用户提供频谱接入的机会,是认知雷达中的一项关键技术。众所周知,协作感知可以提高频谱感知的精度,但是往往需要设置专门的控制信道来汇报协作节点的本地感知结果。这种汇报方式不利于节约信道资源。为了解决这一难题,提出了一种直接利用感知信道进行感知结果汇报的协作感知机制。该机制通过本地感知和协作感知的自适应切换及汇报节点的自适应功率控制,不仅提高了频谱感知的精度,而且节约了汇报信道资源。最后,通过仿真实验验证了该机制的有效性。文中提出的协作感知机制对认知雷达系统的设计具有重要的理论和实践意义。     

认知无线电网络中的频谱切换研究

在认知无线电网络中，认知用户通过伺机接入主用户的空闲频谱的方式来进行工作，当主用户出现在认知用户所使用的频谱上时，认知用户必须及时退出该频段。文章介绍了频谱切换的一般流程并提出了一种产生后备信道列表的参考方案。     

基于协作频谱预测的能量有效性分析

在认知无线电网络中,传统的次级用户随机选择信道进行感知,这在电池供电的认知无线电网络中会造成能量的浪费.研究了协作频谱预测下的能量有效性设计,次级用户采用协作频谱预测的方式会极大地提高感知到空闲信道的能力,进而成功地进行数据传输.仿真了在不同的频谱预测能量消耗、频谱预测错误概率和协作用户数量下的能量有效性,结果表明协作...     

分布式认知无线电网络中的主动频谱切换

主要研究分布式认知无线电网络中的频谱切换,并提出一种主动的频谱切换方案。认知用户通过感知结果与历史信息建立授权用户的活动模型,预测频谱的使用情况。在不对授权用户产生干扰的前提下,提前安排频谱切换。同时,采用基于蚁群任务分工算法的频谱选择方法,使得认知用户综合考虑通信参数,实现认知用户的按需切换,保证不间断的传输。仿真表明,提出的方案能够提前执行切换,并在较短的时间内完成业务量的传输,同时具备较高的灵活性,适用于分布式认知无线电网络。     

Analysis of secondary user performance in cognitive radio networks with reactive spectrum handoff

Cognitive radio networks use dynamic spectrum access of secondary users (SUs) to deal with the problem of radio spectrum scarcity . In this paper, we investigate the SU performance in cognitive radio networks with reactive-decision spectrum handoff. During transmission, a SU may get interrupted several times due to the arrival of primary (licensed) users. After each interruption in the reactive spectrum handoff, the SU performs spectrum sensing to determine an idle channel for retransmission. We develop two continuous-time Markov chain models with and without an absorbing state to study the impact of system parameters such as sensing time and sensing room size on several SU performance measures. These measures include the mean delay of a SU, the variance of the SU delay, the SU interruption probability, the average number of interruptions that a SU experiences, the probability of a SU getting discarded from the system after an interruption and the SU blocking probability upon arrival.     

Artificial bee colony–based spectrum handoff algorithm in wireless cognitive radio networks

In this work, we proposed a new artificial bee colony–based spectrum handoff algorithm for wireless cognitive radio systems. In our wireless cognitive radio system, primary users, secondary users, and related base stations exist in the same communication environment. For our artificial bee colony–based algorithm, secondary users that always struggle to discover an idle channel have a leading role. While honey bees work hard to find the best‐quality nectar source for foraging, secondary users try to find idle channels for making communication. In this way, secondary users are organized for different missions such as sensing and handoff similar to honey bees to minimize spectrum handoff delay by working together. In the spectrum handoff stage, some secondary users must sense the spectrum so that the interrupted secondary user may perform the spectrum handoff process. In our developed spectrum handoff algorithm, the spectrum availability characteristic is observed on the basis of the missions of the bees in the artificial bee colony algorithm with the aim of minimizing the spectrum handoff delay and maximizing probability of finding an idle channel. With the help of the algorithm that is developed using the artificial bee colony, spectrum handoff delay of secondary users is considerably decreased for different number of users without reducing probability of finding an available channel.     

主用户干扰约束下的机会频谱接入感知−传输时隙优化调度

提出一种基于主用户干扰约束的机会频谱接入感知-传输时隙调度优化方案。首先,推导切换机制下认知系统的吞吐量和主用户干扰率,建立感知时间和感知周期联合优化模型;然后,在主用户干扰率和次用户感知质量双重约束下,推导了可最大化认知系统吞吐量的最优感知时间和感知周期的闭合表达式;最后,阐述了时隙优化调度方案并计算了认知系统可获得的最大吞吐量。仿真结果表明,所提出的时隙调度方案可以为认知系统提供更高的吞吐量,并更好地适应主用户干扰率和感知质量约束的变化。     

认知无线电网络中抗追踪用户攻击的隐式信道选择方案(英文)

For the discontinuous occupancy of primary users in cognitive radio networks(CRN),the time-varying of spectrum holes becomes more and more highlighted.In the dynamic environment,cognitive users can access channels that are not occupied by primary users,but they have to hand off to other spectrum holes to continue communication when primary users come back,which brings new security problems.Tracking user attack(TUA) is a typical attack during spectrum handoff,which will invalidate handoff by preventing user accessing,and break down the whole network.In this paper,we propose a Channel Selection Information Hiding scheme(CSIH) to defense TUA.With the proposed scheme,we can destroy the routes to the root node of the attack tree by hiding the information of channel selection and enhance the security of cognitive radio networks.     

合作频谱感知安全技术研究

频谱感知是认知无线电实现动态频谱接入的前提和关键技术。由于阴影效应和多径衰落等因素,单个认知用户的频谱感知的结果可能不可靠,因此通过多个认知用户检测结果的融合来提高频谱感知的性能,即合作频谱感知。目前,合作频谱感知存在两类安全威胁：主用户假冒攻击（IE,Incumbent Emulation）和频谱感知数据篡改攻击（SSDF,Spectrum Sensing Data Falsification）。由于这两种攻击的存在,将会大大降低频谱感知的性能,减少认知用户接入空闲授权频段的机会。因此,有必要对这两类攻击开展相关的防御技术研究。     

认知 mesh 网络服务区分的动态频谱接入策略

动态频谱接入策略是实现认知无线电网络高效利用频谱的关键。与传统认知无线电网络不同,认知mesh网络中不同QoS需求的多类型业务共同接入,为适应这一特点,提出服务区分的动态频谱接入策略。策略依据业务的QoS需求确立优先级,针对不同优先级业务采取不同的信道接入方案,实时业务依据最优传输延迟期望选择接入信道集合,在减小传输延迟的同时降低数据传输过程授权用户出现的概率,普通业务选择最优理想传输成功概率的信道,降低信道切换概率。理论与实验结果表明,与传统的认知网络频谱接入策略相比,提出的策略能提供不同业务的服务区分,满足实时业务的低延迟需求,降低数据传输的中断率,同时在授权信道空闲率与网络负载较大时吞吐量性能较优。     

认知无线电系统中的自适应动态频谱分配方法

该文提出了一种认知无线电系统中多小区间的动态频谱分配方法。该方法提出了对检测到的空闲频谱的空闲时长的预测机制,在此基础上,提出了基于频谱可靠性的自适应频谱分配算法。该算法在提高系统稳定性的基础上,最大化频谱资源的连续性;不仅实现了认知系统中频谱切换率的降低,同时保证了各小区所分配频谱的连续性,避免系统开销的增加及频谱管理的复杂化。此外,该方法采用图论着色理论模型实现了各小区之间干扰的抑制。仿真结果验证了该文方法的正确性。     

Cross‐layer perspective for channel assignment in cognitive radio networks: A survey

With the advent of various emerging wireless products, the usage of limited spectrum has grown exponentially in the recent years. In the next few years, that mobile data traffic globally is expected to grow up to 50 EB/month, which is nearly a five times increase over year 2018. Therefore, it will become extremely difficult to satisfy the ever increasing demand through the current fixed spectrum assignment policy in which spectrum band is exclusively used for the particular applications, and it has also led to underutilization of a significant portion of the spectrum (like TV bands). Cognitive radio networks has emerged as a possible solution for the problem which makes dynamic spectrum access possible for unlicensed user when licensed user is not active. Among various operations of cognitive radio, channel assignment to the unlicensed user is very important. Further, wireless regional area network is one of the most important application of cognitive radio, which provides wireless broadband to the rural area using vacant TV channels. This paper discusses channel assignment techniques considering various functionalities for cognitive radio networks in respect of wireless regional area network in the existing literature. Initially, a comprehensive introduction to both cognitive radio networks and wireless regional area networks is provided, and in the end, the paper summarizes the various issues and research challenges in the channel assignment for wireless regional area networks.